Что такое процесс производства полупроводников?

Полупроводники являются неотъемлемым элементом современных технологий. Если судить по их способности проводить электричество, эти устройства попадают между полными проводниками и изоляторами. Они используются как часть цифровой схемы в компьютерах, радиоприемниках, телефонах и другом оборудовании.

Процесс производства полупроводников начинается с основного материала. Полупроводники могут быть изготовлены из одного из десятка таких материалов, включая германий, арсенид галия и несколько соединений индия, таких как антимонид индия и фосфид индия. Самым популярным основным материалом является кремний из-за его низкой себестоимости, простой обработки и температурного диапазона.

Используя кремний в качестве примера, процесс производства полупроводников начинается с производства кремниевых пластин. Сначала кремний нарезается на круглые пластины с помощью алмазной пилы. Эти пластины затем сортируются по толщине и проверяются на наличие повреждений. Затем одна сторона пластины травится в химически полированном и зеркально гладком корпусе, чтобы удалить все загрязнения и повреждения. Чипсы построены на гладкой стороне.

Слой стекла из диоксида кремния наносится на полированную сторону кремниевой пластины. Этот слой не проводит электричество, но помогает подготовить материал для фотолитографии. Процесс изготовления также применяет слои рисунков цепей к пластине после того, как она была покрыта слоем фоторезиста, светочувствительного химического вещества. Затем свет проникает через сетку и маску объектива, так что желаемая схема печатается на пластине.

Рисунок фоторезиста смывается с использованием ряда органических растворителей, смешанных вместе в процессе, называемом озолением. В результате получается трехмерная пластина (3D). Затем пластину промывают влажными химикатами и кислотами, чтобы удалить любые загрязнения и остатки. Можно добавить несколько слоев, повторив весь процесс фотолитографии.

После добавления слоев участки кремниевой пластины подвергаются воздействию химических веществ, что делает их менее проводящими. Это делается с использованием легирующих атомов для смещения атомов кремния в структуре исходной пластины. Трудно контролировать, сколько легирующих атомов имплантировано в какую-либо одну область.

Последняя задача в процессе производства полупроводников - покрытие всей поверхности пластины тонким слоем проводящего металла. Медь обычно используется. Металлический слой затем полируется для удаления нежелательных химических веществ. После завершения процесса производства полупроводников готовые полупроводники проходят тщательные испытания.